Автор: Михаил Ступницкий, заместитель генерального директора ФГУП НИИР по научной работе, кандидат технических наук
Промышленный интернет — революция в ИКТ
Зарождение новых реалий в ИКТ- пространстве получило название «Интернет вещей» (Internet of Things, IoT). В секторе стандартизации Международного союза электросвязи (МСЭ-Т) исследовательская комиссия ИК-20 занимается разработкой и гармонизацией условий, технологий и параметров интернета вещей. Вопросы радиочастотного обеспечения интернет-ориентированных радиосистем и средств рассматриваются в профильных исследовательских комиссиях сектора радиосвязи МСЭ (МСЭ-R).
Фундаментальной чертой современных интернет-ориентированных технологий является их заметное смещение в сферу производства и охват аспектов, свойственных только производственной среде. Начало процессу положили технологии М2М. Это обстоятельство привело к формированию промышленного (индустриального) интернета как составной части интернета вещей. К 2022 году ожидается подключение к интернету до 500 млрд машин, устройств, роботов
Целью промышленного интернета является обеспечение беспроводных коммуникаций и взаимодействие с сенсорами, исполнительными устройствами, приводами, системами машинного зрения, видео, роботами, что способствует повышению эффективности и гибкости производства. В результате все устройства (вещи) на производстве, включая устройства ввода/вывода, будут поддерживать IP. Беспроводные IP-устройства, в частности смартфоны и планшеты, уже используются в промышленности. Открытые стандарты беспроводных сетей, включая WirelessHART, ISA100 и WIA-PA, поддерживают IPv6, благодаря чему им доступны преимущества расширенного адресного пространства и повышенной кибербезопасности.
Вклад НИИР в развитее IoT
В сфере интернета вещей НИИР активно работает с 2010 года. Основу IoT составляют огромное количество различных датчиков, систем беспроводного доступа и аппаратно-программных средств обработки, хранения и распределения данных, поэтому усилия института преимущественно сосредоточены на решении ряда первоочередных задач:
- Разработка и гармонизация на всемирной основе радиочастотного обеспечения системами средств широкополосного беспроводного доступа и сенсоров, использующих радиоинтерфейс.
- Обеспечение технической однородности стандартов IoT.
- Разработка технических решений и аппаратно-программных средств поддержки отдельных задач интернета вещей, в том числе в интересах внедрения IoT в России.
Исследования в направлении первых двух задач позволили НИИ Радио разработать решения, послужившие основой для предложения администрации связи России создать при МСЭ-Т ИК-20. Специалисты НИИР занимают выборные руководящие должности в этой исследовательской комиссии. Уже сделано несколько вкладов и приняты первые рекомендации МСЭ в сфере IoT.
В различных международных организациях ведутся также исследования в области выделения для IoT радиочастотного спектра и регулирования его использования. По мнению многих экспертов, наиболее перспективными для этих систем являются нелицензируемые диапазоны радиочастот, в которых работают устройства малого радиуса действия, а также радиочастоты мобильной связи. НИИР представил в МСЭ-R ряд вкладов по возможности использования «белых пятен» в диапазоне УВЧ, в том числе для IoT.
На 2016 год запланированы исследования по оценке перспектив использования систем IoT в диапазонах 870−876 и 915−921 МГц, а также возможности внедрения стандарта NB-IoT в диапазоне 450 МГц. Особый интерес в области лицензируемого РЧС, в котором, как ожидается, окажется значительная часть устройств интернета вещей, которые будут реализованы на основе специализированной версии стандарта LTE, представляет полоса частот 694−790 МГц. Разработка способов ее реализации в интересах действующих радиослужб потребует значительных усилий.
Использование Iоt-решений для спасения людей в условиях ЧС
Над третьей задачей — разработкой hardware-решений — НИИР трудится с 2010 года, развивая новое, не имеющее пока аналогов в мире, инновационное направление — создание на базе интернета вещей систем предоставления массовому пользователю услуг индивидуализированного управления спасением при возникновении в зоне его пребывания чрезвычайной ситуации, включая землетрясения. В частности, совместно с НПО «Меридиан» построена система индивидуализированного управления спасением пассажиров и экипажа на кораблях при пожаре. Сегодня эта разработка нацелена на массовое производство и внедрение на флоте. Успешное использование интернета вещей в системе позволяет спасти до 90% людей до возникновения катастрофической фазы чрезвычайной ситуации.
В условиях «ненулевого риска» (такая парадигма принята международным сообществом) чрезвычайная ситуация может возникнуть, какие бы усилия по ее предотвращению не предпринимались. Очевидно, что, созидая структуру промышленного интернета, необходимо проявить особую заботу о безопасности каждого члена в формирующейся высокоинтеллектуальной среде. Поэтому эта услуга будет востребована.
В настоящее время ФГУП НИИР выполнен большой объем работ по применению интернета вещей для управления при чрезвычайных ситуациях в рамках Азиатско-Тихоокеанского экономического сотрудничества (АТЭС), МСЭ, Экономической и социальной комиссии для Азии и Тихого океана (ЭСКАТО). При этом реализовано три успешных проекта в АТЭС, разработано пять Рекомендаций МСЭ, а также получено семь патентов РФ.
Важно отметить, что при разработке системы предоставления массовому абоненту услуги индивидуализированного управления спасением людей, оказавшихся в зоне возникновения ЧС любого типа, НИИР взаимодействует с учеными ряда научных учреждений РАН, таких как Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта, ГЕОХИ и др. Такая работа по использованию интернета вещей будет иметь очень интересное и перспективное продолжение. Наряду с задачей спасения людей решаются вопросы создания аппаратно-программных средств для апробации ряда сервисов IoT. Необходимо отметить, что на базовой кафедре Физтеха (МФТИ) в НИИР уже несколько лет ведется подготовка специалистов в области IoT, читаются два курса: «Основы технологии интернета вещей» и «Теория информационного взаимодействия человеко-машинных систем, машинных систем и интернета вещей в формирующейся единой конвергентной инфокоммуникационной среде».
Таким образом, в настоящее время в институте созданы существенные научные заделы в области исследования, международного регулирования и практической апробации направлений и способов внедрения промышленного интернета. Очевидно, что эти компетенции не являются исчерпывающими, но служат мощной отправной точкой для продвижения IoT в Российской Федерации. Требуют своего решения, безусловно, такие первоочередные задачи, как стандартизация и разработка показателей развития, обеспечение IoT ресурсом нумерации и адресным IP-ресурсом.
Научная кооперация — основа успешного развития IoT в России
Мировое инфокоммуникационное (и не только инфокоммуникационное) сообщество стоит на пороге революционных изменений, связанных с внедрением промышленного интернета. В условиях бурной роботизации производственных процессов и внедрения новых поколений мобильной связи 4G/5G промышленный интернет становится коммерциализуемой услугой ИКТ.
Сегодня весь мир в начале этого непростого пути. Тем самым создается возможность для России избежать «гонки за лидером» и изначально внедрять IoT, ориентируясь на отечественные разработки оборудования и аппаратно-программных средств. Развитие интернета вещей вообще, а в особенности промышленного интернета означает перевод инфраструктуры реального сектора экономики на качественно новый уровень, когда на все стороны нашей жизни будет наложена управляющая сетка, а сигналы управления будут идти из интернета. Импортонезависимость в такой ситуации напрямую связана с вопросами национальной безопасности.
Высокая наукоемкость процессов внедрения и развития IoT, безусловная значимость их системно-технической проработки выводят вперед необходимость всестороннего научного обеспечения процессов внедрения промышленного интернета. ФГУП НИИР сегодня обладает широкими по охвату проблематики и уникальными по комплексности компетенциями в сфере IoT, что позволяет институту возглавить работу по научному обеспечению внедрения и развития IoT в России. Выполнение задач головной организации станет еще более эффективным в случае формирования научной кооперации, основы которой уже заложены.
